(57)【要約】【課題】  垂直配向モードの半透過反射型液晶表示装置において、明るくコントラストが高く、さらには広視野角の表示を得ることが可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】  本発明の液晶表示装置は、一対の基板１０，２５間に液晶層５０を挟持してなり、１つのドット領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３内に透過表示を行う透過表示領域Ｔと反射表示を行う反射表示領域Ｒとが設けられた液晶表示装置であって、液晶層５０は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、反射表示領域Ｒには、該反射表示領域Ｒの液晶層厚を透過表示領域Ｔの液晶層厚よりも小さくするための液晶層厚調整層２６が具備される一方、透過表示領域Ｔには、基板１０内面から液晶層５０に突出する凸状部２８が具備されており、液晶層厚調整層２６と凸状部２８とが同一部材にて構成されていることを特徴とする。【選択図】        図３
2005055708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、
前記基板内面から前記液晶層に突出する凸状部が具備されており、
該凸状部上に開口を具備する電極が形成されてなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
一対の基板間に液晶層を挟持してなり、１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、
前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、
前記反射表示領域には、該反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための液晶層厚調整層が具備される一方、
前記透過表示領域には、前記基板内面から前記液晶層に突出する凸状部が具備されており、
前記液晶層厚調整層と前記凸状部とが同一部材にて構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
一対の基板間に液晶層を挟持してなり、１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、
前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、
前記反射表示領域には、該反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための液晶層厚調整層が具備される一方、
前記透過表示領域には、前記基板内面から前記液晶層に突出する凸状部が具備されており、
前記液晶層厚調整層と前記凸状部とが同一層にて構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
一対の基板間に液晶層を挟持してなり、１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、
前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、
前記反射表示領域には、該反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための液晶層厚調整層が具備される一方、
前記透過表示領域には、前記基板内面から前記液晶層に突出する凸状部が具備されており、
前記液晶層厚調整層と前記凸状部とが同一の製造プロセスにて形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
一対の基板間に液晶層を挟持してなり、１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、
前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、
前記反射表示領域及び前記透過表示領域には、それぞれ所定のパターンにて構成された樹脂層が形成され、
該樹脂層は、前記反射表示領域においては、該反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための液晶層厚調整層として構成される一方、前記透過表示領域においては、前記基板内面から前記液晶層に突出する凸状部として構成されてなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面側にカラーフィルタが形成されてなるとともに、該カラーフィルタは複数の着色層を含み、該着色層が積層されて重ね着色層を形成し、該重ね着色層が、前記基板内面から前記液晶層に突出する凸状部を構成してなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面側にカラーフィルタが形成されてなるとともに、該カラーフィルタは複数の着色層及びブラックマトリクスを含み、該着色層及びブラックマトリクスの内、複数の層が積層されて重ね着色層を形成し、該重ね着色層が、前記基板内面から前記液晶層に突出する凸状部を構成してなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられ、
前記反射表示領域には、該反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための液晶層厚調整層が形成されてなる一方、
前記透過表示領域には、前記重ね着色層にて構成される凸状部が形成されてなることを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記一対の基板の内面側にはそれぞれ電極が形成され、
前記凸状部が具備された側の基板に形成された電極には、前記反射表示領域に位置して開口部が形成されてなることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記カラーフィルタは、前記重ね着色層により構成された遮光部を具備してなることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記凸状部は、前記垂直配向した液晶分子が電界変化に基づいて倒れる方向を規制する構成を具備していることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記一対の基板として上基板と下基板とを含み、前記下基板の液晶層と反対側には透過表示用のバックライトが設けられるとともに、該下基板の液晶層側には反射表示領域のみに選択的に形成された反射膜が設けられ、
前記反射表示領域には、光散乱付与手段として、前記反射膜に凹凸形状を付与するための凹凸付与層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面側には、前記凸状部と、該凸状部上に開口を具備する電極とが形成されてなることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特に垂直配向型の液晶を用いた液晶表示装置において高コントラスト、広視野角の表示が得られる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置として反射モードと透過モードとを兼ね備えた半透過反射型液晶表示装置が知られている。このような半透過反射型液晶表示装置としては、上基板と下基板との間に液晶層が挟持されるとともに、例えばアルミニウム等の金属膜に光透過用の窓部を形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射板として機能させるものが提案されている。この場合、反射モードでは上基板側から入射した外光が、液晶層を通過した後に下基板の内面の反射膜で反射され、再び液晶層を通過して上基板側から出射され、表示に寄与する。一方、透過モードでは下基板側から入射したバックライトからの光が、反射膜の窓部から液晶層を通過した後、上基板側から外部に出射され、表示に寄与する。したがって、反射膜の形成領域のうち、窓部が形成された領域が透過表示領域、その他の領域が反射表示領域となる。
【０００３】
ところが、従来の半透過反射型液晶装置には、透過表示での視角が狭いという課題があった。これは、視差が生じないよう液晶セルの内面に半透過反射板を設けている関係で、観察者側に備えた１枚の偏光板だけで反射表示を行わなければならないという制約があり、光学設計の自由度が小さいためである。そこで、この課題を解決するために、Jisakiらは、下記の非特許文献１において、垂直配向液晶を用いる新しい液晶表示装置を提案した。その特徴は、以下の３つである。
（１）誘電異方性が負の液晶を基板に垂直に配向させ、電圧印加によってこれを倒す「ＶＡ（Vertical Alignment）モード」を採用している点。
（２）透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚（セルギャップ）が異なる「マルチギャップ構造」を採用している点（この点については、例えば特許文献１参照）。
（３）透過表示領域を正八角形とし、この領域内で液晶が全方向に倒れるように対向基板上の透過表示領域の中央に突起を設けている点。すなわち、「配向分割構造」を採用している点。
【特許文献１】特開平１１−２４２２２６号公報
【非特許文献１】"Development of transflective LCD for high contrast and wide viewing angle by using homeotropic alignment", M.Jisaki et al., Asia Display/IDW'01, p.133-136(2001)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、Jisakiらの論文においては、透過表示領域において液晶分子の倒れる方向を、その中央に設けた突起を用いて制御している。このように構成するためには、製造プロセスが１回余分に必要であり、コスト高となる。かと言って、液晶分子の倒れる方向を制御せず、無秩序な方向に倒すと、異なる液晶配向領域間の境界にディスクリネーションと呼ばれる不連続線が現れ、残像等の原因となり得る。また、液晶の各々の配向領域は異なる視角特性を有するため、斜め方向から液晶装置を見たときに、ざらざらとしたしみ状のむらとして見えるという問題も生じる。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、垂直配向モードの液晶表示装置において、液晶分子の倒れる方向を簡便に制御することが可能な構成を提供することを目的としている。また、特に垂直配向モードの半透過反射型の液晶表示装置において、残像やしみ状のむら等の表示不良が抑えられ、さらには広視野角の表示が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。さらに、特に透過表示を行う領域において液晶が倒れる方向を制御するための簡便で且つ好適な手法を提供し、反射表示及び透過表示の双方において表示が均一で且つ視角の広い液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、前記基板内面から前記液晶層に突出する凸状部が具備されており、該凸状部上に開口を具備する電極が形成されてなることを特徴とする。
【０００７】
本発明の液晶表示装置は、特に垂直配向モードの液晶における電界印加時の配向方向を制御するための好ましい構成を見い出したものである。垂直配向モードを採用した場合には一般にネガ型液晶を用いるが、初期配向状態で液晶分子が基板面に対して垂直に立っているものを、電界印加により倒すわけであるから、何も工夫をしなければ（プレチルトが付与されていなければ）液晶分子の倒れる方向を制御できず、配向の乱れ（ディスクリネーション）が生じて光抜け等の表示不良が生じ、表示特性を落としてしまう。そのため、垂直配向モードの採用にあたっては、電界印加時の液晶分子の配向方向の制御が重要な要素となる。そこで、本発明の液晶表示装置においては、液晶層の挟持面に対し凸状部（挟持面凸形状付与手段）により凸形状を付与したため、液晶分子が初期状態で垂直配向を呈した上で、この凸形状に応じたプレチルトを持つようになる。その結果、液晶分子の倒れる方向を規制ないし制御することが可能となり、配向の乱れ（ディスクリネーション）が生じ難く、光抜け等の表示不良を回避することが可能となり、残像やしみ状のむら等の表示不良が抑えられ、さらには視野角の広い液晶表示装置を提供することが可能となる。また、液晶分子の配向方向を規制ないし制御する凸状部上に開口を具備する電極を形成したため、凸状部の内面側には電極が存在しないこととなり、その結果、凸状部の影響により液晶が倒れる方向と、電気力線の方向が逆方向となるため、液晶の倒れる方向が定まり易く、一層安定した液晶分子の配向規制を行うことが可能とる。
【０００８】
次に、上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層を挟持してなり、１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、前記反射表示領域には、該反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための液晶層厚調整層が具備される一方、前記透過表示領域には、前記基板内面から前記液晶層に突出する凸状部が具備されており、前記液晶層厚調整層と前記凸状部とが同一部材にて構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の液晶表示装置は、半透過反射型液晶表示装置に垂直配向モードの液晶を組み合わせたものであって、特に垂直配向モードの液晶における電界印加時の配向方向を制御するための好ましい構成を見い出したものである。垂直配向モードを採用した場合には一般にネガ型液晶を用いるが、初期配向状態で液晶分子が基板面に対して垂直に立っているものを、電界印加により倒すわけであるから、何も工夫をしなければ（プレチルトが付与されていなければ）液晶分子の倒れる方向を制御できず、配向の乱れ（ディスクリネーション）が生じて光抜け等の表示不良が生じ、表示特性を落としてしまう。そのため、垂直配向モードの採用にあたっては、電界印加時の液晶分子の配向方向の制御が重要な要素となる。
そこで、本発明の液晶表示装置においては、特に透過表示領域について、液晶層の挟持面に対し凸状部（挟持面凸形状付与手段）により凸形状を付与したため、液晶分子が初期状態で垂直配向を呈した上で、この凸形状に応じたプレチルトを持つようになる。その結果、液晶分子の倒れる方向を規制ないし制御することが可能となり、配向の乱れ（ディスクリネーション）が生じ難く、光抜け等の表示不良を回避することが可能となり、残像やしみ状のむら等の表示不良が抑えられ、さらには視野角の広い液晶表示装置を提供することが可能となった。
また、反射表示領域に液晶層厚調整層を設けたことによって、反射表示領域におけるリタデーションと透過表示領域におけるリタデーションを略等しくすることができ、これによりコントラストの向上を図ることが可能となった。
さらに、本発明の液晶表示装置では、特に透過表示領域の液晶層挟持面に凸形状を付与する手段たる凸状部（挟持面凸形状付与手段）を、反射表示領域に設けた液晶層厚調整層と同一部材にて構成するものとしたため、凸状部として別途部材を設ける必要もなく、その凸形状を簡便に付与することが可能となり、製造コスト削減に繋がるものとなる。
つまり、本発明によると、液晶層厚調整層により反射表示領域と透過表示領域の液晶層厚の調整を行うとともに、該調整層と同一部材にて透過表示領域の液晶層挟持面に凸形状を付与することで、広視野角の表示特性を具備した液晶表示装置を提供することが可能となるのである。
【００１０】
なお、前記液晶層厚調整層と前記凸状部とは例えば同一層にて構成することもでき、さらには同一の製造プロセスにて前記液晶層厚調整層と前記凸状部とを形成することで、その製造効率が一層高まることとなる。
【００１１】
さらに、本発明の液晶表示装置は、その異なる態様として、一対の基板間に液晶層を挟持してなり、１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、前記反射表示領域及び前記透過表示領域には、それぞれ所定のパターンにて構成された樹脂層が形成され、該樹脂層は、前記反射表示領域においては、該反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための液晶層厚調整層として構成される一方、前記透過表示領域においては、前記基板内面から前記液晶層に突出する凸状部として構成されてなることを特徴とする。この場合も、上記同様、樹脂層を同一の製造プロセスにて所定パターンに形成し、これを反射表示領域及び透過表示領域のそれぞれにおいて、液晶層厚調整層及び凸状部（挟持面凸形状付与手段）とすることが可能となる。
【００１２】
次に、上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、その異なる態様として、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面側にカラーフィルタが形成されてなるとともに、該カラーフィルタは複数の着色層を含み、該着色層が積層されて重ね着色層を形成し、該重ね着色層が、前記基板内面から前記液晶層に突出する凸状部を構成してなることを特徴とする。
【００１３】
この場合の液晶表示装置についても、特に垂直配向モードの液晶における電界印加時の配向方向を制御するための好ましい構成を異なる態様で見い出したものである。つまり、上記液晶表示装置においては、特にカラーフィルタの着色層を積層して構成した重ね着色層により、液晶層の挟持面に対し凸形状を付与する凸状部（挟持面凸形状付与手段）を構成したため、液晶分子が初期状態で垂直配向を呈した上で、この凸形状に応じたプレチルトを持つようになる。その結果、液晶分子の倒れる方向を規制ないし制御することが可能となり、配向の乱れ（ディスクリネーション）が生じ難く、光抜け等の表示不良を回避することが可能となり、残像やしみ状のむら等の表示不良が抑えられ、さらには視野角の広い液晶表示装置を提供することが可能となった。しかも、液晶層挟持面に凸形状を付与する手段たる凸状部（挟持面凸形状付与手段）を、カラーフィルタの着色層を積層してなる重ね着色層にて構成するものとしたため、該凸状部として別途新たに部材を設ける必要もなく、従来から用いていたカラーフィルタを利用して簡便に凸形状を付与することが可能となり、製造コスト削減に繋がるものとなる。
【００１４】
なお、上記液晶表示装置において、１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられ、前記反射表示領域には、該反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための液晶層厚調整層が形成されてなる一方、前記透過表示領域には、前記重ね着色層にて構成される凸状部が形成されてなるものとすることができる。この場合、垂直配向モードの半透過反射型の液晶表示装置において、カラーフィルタを利用した液晶層挟持面の凸形状付与を実現可能となり、配向の乱れ（ディスクリネーション）が生じ難く、光抜け等の表示不良を回避することが可能となり、残像やしみ状のむら等の表示不良が抑えられ、さらには視野角の広い液晶表示装置を提供することが可能となる。また、反射表示領域に液晶層厚調整層を設けたことによって、反射表示領域におけるリタデーションと透過表示領域におけるリタデーションを略等しくすることができ、これによりコントラストの向上を図ることが可能となる。さらに、透過表示領域において重ね着色層にて構成される凸状部を形成したため、特に透過表示において配向の乱れ（ディスクリネーション）が生じ難く、視野角の広い表示を実現可能となる。
【００１５】
なお、上記液晶表示装置において、反射表示領域には液晶層厚調整層を形成する都合上、重ね着色層を形成することは困難で、上記の通り、透過表示領域に重ね着色層を形成することが簡便で好ましい。そこで、反射表示領域においても好適に液晶分子の配向方向を制御するためには、基板内面側に形成した電極にスリット（開口部）を形成し、電極間の電気力線を傾けることで液晶分子の配向方向を制御するものとしても良い。すなわち、一対の基板の内面側にそれぞれ電極を形成し、凸状部が具備された側の基板に形成された電極に対し、反射表示領域に位置して開口部を形成するものとすれば、反射表示領域と透過表示領域の双方において好適に液晶分子の配向制御を行うことが可能となる。
【００１６】
また、前記カラーフィルタは、前記重ね着色層により遮光部を構成してなるものとすることができる。つまり、例えば赤、緑、青の各着色層を重ね合わせて重ね着色層を構成した場合、該重ね着色層により黒を表示することが可能で、これを遮光部として用いることができる。重ね着色層により構成される凸状部上（特に真上）においては、液晶分子が倒れ難い領域も若干ではあるが含まれるため、該凸状部を遮光部（つまりブラックマトリクス）として構成すれば、その凸状部上での表示不良発生を防止ないし抑制することが可能となる。
【００１７】
次に、上述した各液晶表示装置において、前記凸状部は、前記垂直配向した液晶分子が電界変化に基づいて倒れる方向を規制する構成を具備している。具体的には、円錐状、多角錘状の突起物として構成することが好ましく、凸形状の表面（傾斜面）を液晶分子の垂直配向方向に対して所定の角度だけ傾斜するように構成することが好ましい。凸状部の傾斜面については、その最大傾斜角が２°〜２０°であることが好ましい。この場合の傾斜角とは、基板と凸状部の傾斜面とのなす角度で、凸形状が曲表面を有している場合には、その曲表面に接する面と基板とのなす角度を指すものとする。この場合の最大傾斜角が２°未満の場合、液晶分子の倒れる方向を規制するのが困難となる場合があり、また最大傾斜角が２０°を超えると、その部分から光漏れ等が生じコントラスト低下等の不具合が生じる場合がある。
【００１８】
また、上述した各液晶表示装置において、一対の基板として上基板と下基板とを含み、前記下基板の液晶層と反対側には透過表示用のバックライトが設けられるとともに、該下基板の液晶層側には前記反射表示領域のみに選択的に形成された反射膜が設けられ、前記反射表示領域には、光散乱付与手段として、前記反射膜に凹凸形状を付与するための凹凸付与層を形成することができる。この場合、反射膜の凹凸形状により反射光が効果的に散乱されることとなる。
【００１９】
前記透過表示領域に形成された凸状部は、その突出高さが０．０５μｍ〜１．５μｍ程度であることが好ましい。突出の高さが０．０５μｍよりも小さいと液晶分子の倒れる方向を規制することが困難となる場合があり、また突出の高さが１．５μｍよりも大きいと凸状部の頂部分と底部分とで液晶層のリタデーション差が大きくなりすぎて表示特性を損なう惧れがある。この凸状部の高さは、好ましくは０．０７μｍ〜０．２μｍ程度とするのが良く、この場合、一層良好な表示を提供することが可能となる。
【００２０】
また、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面側には、前記凸状部と、該凸状部上に開口を具備する電極とが形成されてなるものとすることができる。この場合、凸状部の内面側には電極が存在しないため、該凸状部により液晶の倒れる方向と、電気力線の方向が逆方向に傾くため、液晶の倒れる方向が定まり易く、一層安定した液晶分子の配向規制を行うことが可能とる。
【００２１】
次に、本発明の電子機器は、上記記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。このような電子機器によると、残像やしみ状のむら等の表示不良が抑えられ、さらには視野角の広い表示特性に優れた表示部を備えた電子機器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［第１の実施の形態］
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図において、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００２３】
以下に示す本実施の形態の液晶表示装置は、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode, 以下、ＴＦＤと略記する）を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置の例であり、特に反射表示と透過表示とを可能にした半透過反射型の液晶表示装置である。
図１は、本実施の形態の液晶表示装置１００についての等価回路を示している。この液晶表示装置１００は、走査信号駆動回路１１０及びデータ信号駆動回路１２０を含んでいる。液晶表示装置１００には、信号線、すなわち複数の走査線１３と、該走査線１３と交差する複数のデータ線９とが設けられ、走査線１３は走査信号駆動回路１１０により、データ線９はデータ信号駆動回路１２０により駆動される。そして、各画素領域１５０において、走査線１３とデータ線９との間にＴＦＤ素子４０と液晶表示要素１６０（液晶層）とが直列に接続されている。なお、図１では、ＴＦＤ素子４０が走査線１３側に接続され、液晶表示要素１６０がデータ線９側に接続されているが、これとは逆にＴＦＤ素子４０をデータ線９側に、液晶表示要素１６０を走査線１３側に設ける構成としても良い。
【００２４】
次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置１００に具備された電極の平面構造（画素構造）について説明する。図２に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１００では、走査線１３にＴＦＤ素子４０を介して接続された平面視矩形状の画素電極３１がマトリクス状に設けられており、該画素電極３１と紙面垂直方向に対向して共通電極９が短冊状（ストライプ状）に設けられている。共通電極９はデータ線からなり走査線１３と交差する形のストライプ形状を有している。本実施の形態において、各画素電極３１が形成された個々の領域が１つのドット領域であり、マトリクス状に配置された各ドット領域毎にＴＦＤ素子４０が具備され、該ドット領域毎に表示が可能な構造になっている。
【００２５】
ここでＴＦＤ素子４０は走査線１３と画素電極３１とを接続するスイッチング素子であって、ＴＦＤ素子４０は、Ｔａを主成分とする第１導電膜と、第１導電膜の表面に形成され、Ｔａ２Ｏ３を主成分とする絶縁膜と、絶縁膜の表面に形成され、Ｃｒを主成分とする第２導電膜とを含むＭＩＭ構造を具備して構成されている。そして、ＴＦＤ素子４０の第１導電膜が走査線１３に接続され、第２導電膜が画素電極３１に接続されている。
【００２６】
次に、図３に基づいて本実施の形態の液晶表示装置１００の画素構成について説明する。図３（ａ）は、液晶表示装置１００の画素構成、特に画素電極３１の平面構成を示す模式図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。本実施の形態の液晶表示装置１００は、図２に示したようにデータ線９及び走査線１３等にて囲まれた領域の内側に画素電極３１を備えてなるドット領域を有している。このドット領域内には、図３（ａ）に示すように一のドット領域に対応して３原色のうちの一の着色層が配設され、３つのドット領域（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）で各着色層２２Ｂ（青色），２２Ｇ（緑色），２２Ｒ（赤色）を含む画素を形成している。
【００２７】
一方、図３（ｂ）に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１００は、上基板（素子基板）２５とこれに対向配置された下基板（対向基板）１０との間に初期配向状態が垂直配向をとる液晶、すなわち誘電異方性が負の液晶材料からなる液晶層５０が挟持されている。
【００２８】
下基板１０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａの表面にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属膜からなる反射膜２０が絶縁膜２４を介して部分的に形成された構成をなしている。ここで、反射膜２０の形成領域が反射表示領域Ｒとなり、反射膜２０の非形成領域、すなわち反射膜２０の開口部２１内が透過表示領域Ｔとなる。このように本実施の形態の液晶表示装置１００は、垂直配向型の液晶層５０を備える垂直配向型の液晶表示装置であって、反射表示及び透過表示を可能にした半透過反射型の液晶表示装置である。
【００２９】
基板本体１０Ａ上に形成された絶縁膜２４は、その表面に凹凸形状２４ａを具備してなり、その凹凸形状２４ａに倣って反射膜２０の表面は凹凸部を有する。このような凹凸により反射光が散乱されるため、外部からの映り込みが防止され、広視野角の表示を得ることが可能とされている。なお、このような凹凸形状２４ａを具備する絶縁膜２４は、例えば樹脂レジストをパターニングし、その上にもう一層の樹脂を塗布することで得られる。また、パターニングした樹脂レジストに熱処理を加えて形状を調整しても良い。
【００３０】
また、反射表示領域Ｒ内に位置する反射膜２０上、及び透過表示領域Ｔ内に位置する基板本体１０Ａ上には、これら反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔに跨って形成されるカラーフィルタ２２（図３（ｂ）では赤色着色層２２Ｒ）が設けられている。ここで、着色層２２Ｒの周縁は金属クロム等からなるブラックマトリクスＢＭにて囲まれ、ブラックマトリクスＢＭにより各ドット領域Ｄ１，Ｄ２、Ｄ３の境界が形成されている（図３（ａ）参照）。
【００３１】
さらに、このカラーフィルタ２２上には、反射表示領域Ｒに対応する位置に絶縁膜２６が形成されている。すなわち、カラーフィルタ２２を介して反射膜２０の上方に位置するように選択的に絶縁膜２６が形成され、該絶縁膜２６の形成に伴って液晶層５０の層厚を反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異ならしめている。絶縁膜２６は例えば膜厚が０．５〜２．５μｍ程度のアクリル樹脂等の有機膜からなり、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近において、自身の層厚が連続的に変化するべく傾斜面を備えている。絶縁膜２６が存在しない部分の液晶層５０の厚みが１〜５μｍ程度とされ、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚みは透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚みの約半分とされている。このように絶縁膜２６は、自身の膜厚によって反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの液晶層５０の層厚を異ならせる液晶層厚調整層（液晶層厚制御層）として機能するものである。
【００３２】
一方、カラーフィルタ２２上には、透過表示領域Ｔに対応する位置に絶縁膜２６と同一部材にて構成される凸状部２８が形成されている。すなわち、液晶層厚調整層たる絶縁膜２６と同一の製造プロセスで形成され、同一の材料であるアクリル樹脂等の有機膜からなる樹脂製の凸状部２８が透過表示領域Ｔに形成されている。この凸状部２８は、下基板１０の内面から液晶層５０に凸形状を付与する挟持面凸形状付与手段として機能しており、具体的にはカラーフィルタ２２上から液晶層５０に所定の高さ（例えば０．０５μｍ〜１．５μｍ程度）突出して構成されている。
【００３３】
このように本実施形態では、絶縁膜２６及び凸状部２８は同一層にて形成されており、つまり反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔのそれぞれに所定パターンの樹脂層が形成され、該樹脂層が、反射表示領域Ｒにおいては液晶層厚調整層たる絶縁膜２６として構成される一方、透過表示領域Ｔにおいては基板内面から液晶層５０に凸形状を付与する凸状部２８として構成されている。
【００３４】
次に、絶縁膜２６及び凸状部２８を含むカラーフィルタ２２上には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）からなる共通電極９が形成され、共通電極９上にはポリイミド等からなる配向膜２７が形成されている。配向膜２７は液晶分子を膜面に対して垂直に配向させる垂直配向膜として機能するものであって、ラビングなどの配向処理は施されていない。なお、図３において共通電極９は、紙面垂直方向に延びる形のストライプ状に形成されており、該紙面垂直方向に並んで形成されたドット領域の各々に共通の電極として構成されている。また、共通電極９は上記凸状部２８上に開口部を備え、すなわち該凸状部２８上には共通電極９が形成されていない構成となっており、さらに、反射表示領域Ｒにおいては該共通電極９の一部を部分的に切り欠いた形状の開口部２９が形成されている。なお、本実施の形態では、反射膜２０と共通電極９とを別個に形成したが、反射表示領域Ｒにおいては金属膜からなる反射膜を共通電極の一部として用いることも可能である。
【００３５】
次に、上基板２５側においては、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２５Ａ上（基板本体２５Ａの液晶層側）に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなるマトリクス状の画素電極３１と、ポリイミド等からなる下基板１０と同様の垂直配向処理がなされた配向膜３３とが形成されている。特に本実施の形態では、画素電極３１は複数の島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃを含んで構成されており、各島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃが連結部３９，３９にて電気的に接続されて画素電極３１を構成している。
【００３６】
つまり、本実施形態では、各ドットＤ１，Ｄ２，Ｄ３を、略同じ形状の複数（図３では３つ）のサブドットに分割して構成している。つまり、上基板２５側の画素電極３１が、複数（図３では３つ）の島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、隣接する各島状部を互いに電気的に接続する連結部３９，３９とを含んで構成されており、各島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃがそれぞれサブドットを構成しているのである。各サブドット（島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）の形状は、図３では正八角形状であるが、これに限らず、例えば円形状、その他多角形状のものとすることができる。なお、画素電極３１において、各島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃの間には、該電極を部分的に切り欠いた形状のスリット３２（連結部３９，３９を除いた部分）が形成されている。また、下基板１０側の基板本体１０Ａ側に形成された電極開口部２９と凸状部２８，２８は、上記各サブドット（島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）の中心付近に平面的に対応して配設されている。
【００３７】
次に、下基板１０の外面側（液晶層５０を挟持する面とは異なる側）には位相差板１８及び偏光板１９が、上基板２５の外面側にも位相差板１６及び偏光板１７が形成されており、基板内面側（液晶層５０側）に円偏光を入射可能に構成されており、これら位相差板１８及び偏光板１９、位相差板１６及び偏光板１７が、それぞれ円偏光板を構成している。偏光板１７（１９）は、所定方向の偏光軸を備えた直線偏光のみを透過させる構成とされ、位相差板１６（１８）としてはλ／４位相差板が採用されている。このような円偏光板としては、その他にも偏光板とλ／２位相差板とλ／４位相差板を組み合わせた構成のもの（広帯域円偏光板）を用いることが可能で、この場合、黒表示をより無彩色にすることができるようになる。また、偏光板とλ／２位相差板とλ／４位相差板、及びｃプレート（膜厚方向に光軸を有する位相差板）を組み合わせた構成のものを用いることも可能で、一層広視角化を図ることができるようになる。なお、下基板１０に形成された偏光板１９の外側には透過表示用の光源たるバックライト１５が設けられている。
【００３８】
ここで、本実施の形態の液晶表示装置１００においては、液晶層５０の液晶分子を配向規制するために、つまり初期状態において垂直配向にある液晶分子について、電極間に電圧を印加した際の傾倒方向を規制する手段として、下基板１０の内面側（液晶層側）に誘電体からなる突起として凸状部２８が形成されている。図３の例においては、透過表示領域Ｔ内であって、下基板１０に形成されたカラーフィルタ２２の内面側（液晶層側）に、液晶層５０内部に突出する形の凸状部２８が形成されている。
【００３９】
凸状部２８は、上述の通り、反射表示領域Ｒに形成された液晶層厚調整層たる絶縁膜２６と同一の製造プロセスにて形成され、絶縁膜２６の厚さを概ね１．５μｍとした場合、凸状部２８は、その形成領域が直径約１０μｍ程度と小さいため、形状が丸まり、厚みも若干薄くなって１．３μｍ程度となる。なお、凸状部２８は、基板内面（この場合、カラーフィルタ２２の主面）に対して所定の角度で傾斜する傾斜面（緩やかに湾曲した形状を含む）を少なくとも備え、該傾斜面に沿って液晶分子の傾倒方向が規制される。
【００４０】
なお、反射表示領域Ｒに形成された液晶層厚調整層たる絶縁膜２６と同一の製造プロセスにて、液晶分子の配向制御を行う凸状部を形成しようとする場合、反射表示領域Ｒにおいて該凸状部を形成することができない。そこで、下基板１０の内面側に形成された共通電極９には、該電極の一部を開口してなる開口部２９を反射表示領域Ｒにおいて形成している。このような開口部２９を設けたことにより、該開口部形成領域において各電極９，３１間に斜め電界が生じ、該斜め電界に応じて、初期状態で垂直配向した液晶分子の電圧印加に基づく傾倒方向が規制されることとなる。したがって、一層確実に液晶分子の配向制御を行うことが可能となる。なお、共通電極９に形成された開口部２９は、画素電極３１に形成されたスリット３２との間で平面視した場合に交互の位置関係となるように構成されており、その結果、該開口部２９とスリット３２との間において交互に液晶分子ＬＣの傾倒方向を規制することが可能となる。なお、反射表示領域Ｒは、透過表示領域Ｔに比してセル厚が薄い分だけ横電界が大きくなる為、上記構成によって十分に液晶分子を配向制御することができる。
【００４１】
以上のような構成の液晶表示装置１００によれば、以下のような効果を発現することができるようになる。
まず、本実施形態の液晶表示装置１００では、反射表示領域Ｒに絶縁膜２６を設けたことによって反射表示領域Ｒの液晶層５０の厚みを透過表示領域Ｔの液晶層５０の厚みの略半分と小さくすることができるので、反射表示に寄与するリタデーションと透過表示に寄与するリタデーションを略等しくすることができ、これによりコントラストの向上が図られている。
【００４２】
また、一般的には、ラビング処理を施さない垂直配向膜上に配向した負の誘電異方性を有する液晶分子に電圧を印加すると、液晶の倒れる方向に規制がないので無秩序な方向に倒れ、配向不良が生じることとなる。しかしながら、本実施の形態では、液晶分子の倒れる方向を規制する手段として、共通電極９上に凸状部２８，２８及び電極開口部２９を形成し、さらに画素電極３１には、平面的に見て共通電極９に形成された凸状部２８，２８及び電極開口部２９の間に位置するようにスリット３２を形成したため、凸状部２８の傾斜面による配向規制、及び／又は開口部２９、スリット３２に基づく斜め電界による配向規制が生じ、初期状態で垂直配向した液晶分子の、電圧印加により倒れる方向が規制されることとなる。その結果、液晶配向不良に基づくディスクリネーションの発生が抑制されるため、ディスクリネーションの発生に伴う残像や斜め方向から観察したときのざらざらとしたしみ状のムラ等が発生し難い高品質な表示が得られるようになる。
【００４３】
また、特に本実施形態では、透過表示領域Ｔにおける液晶分子の配向規制手段たる凸状部２８を、反射表示領域Ｒにおける液晶層厚調整手段たる絶縁膜２６と同一プロセスにて形成するものとしたため、余分な製造プロセスを増やすことなく効率良く製造することができた。
【００４４】
なお、液晶層５０の挟持面に形成される凸状部２８の凸形状は、その縦断面が略左右対称の形をなしている。具体的には、透過表示領域Ｔに形成した凸形状は円錘台状に構成されているため、液晶分子が倒れる際には四方八方に倒れることとなり、表示面の上下左右とも広い視角特性を得ることができる。このような広い視角特性を得るためには、凸状部が、円錐状若しくは楕円錘状、又は多角錐状、円錐台状、楕円錘台状、多角錘台状、半球状に構成されていることが好ましい。
【００４５】
また、共通電極９に対し、透過表示領域Ｔに配設された凸状部２８上に対応して開口部を設け、つまり、透過表示領域Ｔの凸状部２８上に共通電極９が存在しない構成とした。図４（ａ）に模式的に示したように、凸状部２８上に共通電極９を形成すると、液晶分子の倒れる方向と電気力線の方向が同じ側に傾くため、液晶分子を配向制御する力が小さくなる。しかしながら、図４（ｂ）に模式的に示したように、凸状部２８上に共通電極９を形成しない場合には、液晶分子の倒れる方向と電気力線の方向が逆側に傾くため、液晶分子の倒れる方向が定まり易く、一層安定した液晶分子の配向規制を行うことが可能となる。また、この場合、凸状部のみ、或いは電極スリット（開口部）のみを設けた場合に比して、当該凸状部或いは電極スリット（開口部）を形成する領域面積が小さくて済み、明るい表示を得ることができる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図５は、第２の実施の形態の液晶表示装置について、平面図及び断面図を示すもので第１の実施の形態の図３に相当する模式図である。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と同様であり、透過表示領域Ｔに形成した凸状部の構成が異なっている。したがって、図５においては図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４７】
図５に示すように、第２の実施の形態の液晶表示装置２００においては、透過表示領域Ｔに形成する液晶分子の配向方向を制御するための凸状部２８を、カラーフィルタ２２の着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、あるいはブラックマトリクスＢＭのいずれか２以上の着色層を重ねてなる重ね着色層にて構成している。つまり、図５（ｂ）の例では、赤色着色層２２Ｒの上に凸状の青色着色層２２Ｂを積層させ、この重ね着色層により凸状部２８を構成した。なお、凸状部２８の高さは約０．８μｍ程度であり、これによって液晶分子に部分的にプレチルトが付与され、電圧印加時の倒れる方向が定められることとなる。
【００４８】
このような構成によると、カラーフィルタ２２を作成する工程において凸状部２８を同時に形成することが可能で、製造プロセスの簡略化を実現できる。なお、凸状部２８の高さが足りない場合は、もう一色の着色層（この場合、緑色着色層２２Ｇ、あるいはブラックマトリクスＢＭ）を重ねることも可能である。
【００４９】
なお、反射表示領域Ｒにおいて、上述のようにカラーフィルタ２２の各着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを重ね合わせ、該重ね着色層により凸状部を形成することも可能であるが、液晶層厚調整層たる絶縁膜２６によって突出高さが緩和されてしまうため、単に共通電極９に開口部２９を形成する構成としている。このような開口部２９を設けたことにより、該開口部形成領域において各電極９，３１間に斜め電界が生じ、該斜め電界に応じて、初期状態で垂直配向した液晶分子の電圧印加に基づく傾倒方向が規制されることとなる。したがって、反射表示領域Ｒにおいても液晶分子の配向制御を行うことが可能となる。なお、共通電極９に形成された開口部２９は、画素電極３１に形成されたスリット３２との間で平面視した場合に交互の位置関係となるように構成されており、その結果、該開口部２９とスリット３２との間において交互に液晶分子ＬＣの傾倒方向を規制することが可能となる。なお、反射表示領域Ｒは、透過表示領域Ｔに比してセル厚が薄い分だけ横電界が大きくなる為、凸状部を形成しない上記構成によっても十分に液晶分子を配向制御することができる。
【００５０】
また、共通電極９に対し、透過表示領域Ｔに配設された重ね着色層による凸状部２８上に対応して開口部を設け、つまり、透過表示領域Ｔの凸状部２８上に共通電極９が存在しない構成とした。図４（ａ）に模式的に示したように、凸状部２８上に共通電極９を形成すると、液晶分子の倒れる方向と電気力線の方向が同じ側に傾くため、液晶分子を配向制御する力が小さくなる。しかしながら、図４（ｂ）に模式的に示したように、凸状部２８上に共通電極９を形成しない場合には、液晶分子の倒れる方向と電気力線の方向が逆側に傾くため、液晶分子の倒れる方向が定まり易く、一層安定した液晶分子の配向規制を行うことが可能となる。また、この場合、凸状部のみ、或いは電極スリット（開口部）のみを設けた場合に比して、当該凸状部或いは電極スリット（開口部）を形成する領域面積が小さくて済み、明るい表示を得ることができる。
【００５１】
以上のような構成の液晶表示装置２００においては、カラーフィルタ２２の各着色層を重ね合わせて形成した凸状部２８により、電圧印加時に液晶分子が四方八方に倒れることとなり、非常に広い視角特性を得ることができた。また、その際に、ディスクリネーションが凸状部２８に固定され、かつその領域が着色層の重なりにより遮光されるため、ざらざらとしたしみ状のむらも見えず、応答速度も速かった。そして、この凸状部は、カラーフィルタ２２の形成工程時に付与することができるため、別途凸状部のみを形成する工程を必要とせず、コスト面でもメリットがある。
【００５２】
なお、上記重ね着色層により凸状部を構成する技術は、図５のような半透過反射型の液晶表示装置に限られず、透過型又は反射型液晶表示装置にも適用可能で、また、液晶層厚調整層たる絶縁膜２６を省略した液晶表示装置にも適用可能である。
【００５３】
［電子機器］
次に、本発明の上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図６は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図６において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記液晶表示装置を用いた表示部を示している。このような携帯電話等の電子機器の表示部に、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた場合、使用環境によらずに明るく、コントラストが高く、広視野角の液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００５４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態ではＴＦＤをスイッチング素子としたアクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用した例を示したが、スイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の他、パッシブマトリクス型液晶表示装置などに本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の等価回路図。
【図２】同、液晶表示装置のドットの構造を示す平面図。
【図３】同、液晶表示装置の要部を示す平面模式図及び断面模式図。
【図４】図１の液晶表示装置の作用を示すための説明図。
【図５】第２の実施の形態の液晶表示装置の要部を示す平面模式図及び断面模式図。
【図６】本発明の電子機器の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５６】
９…共通電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…反射膜、２２…カラーフィルタ層、２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…着色層、２４…絶縁膜、２５…対向基板、２６…絶縁膜（液晶層厚調整層）、２８…凸状部、２９…開口部、３１…画素電極、５０…液晶層、ＢＭ…ブラックマトリクス、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…ドット領域
【図１】
2005055708.tif 000003
【図２】
2005055708.tif 000004
【図３】
2005055708.tif 000005
【図４】
2005055708.tif 000006
【図５】
2005055708.tif 000007
【図６】
2005055708.tif 000008